城市軌道交通車輛電氣系統(tǒng)中牽引與輔助系統(tǒng)的故障檢修

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展和科技水平的提升，私家車數(shù)量不斷增加，隨之引發(fā)了各大型城市嚴(yán)重的交通堵塞問(wèn)題。城市軌道交通車輛的運(yùn)行將我國(guó)城市內(nèi)交通堵塞的問(wèn)題進(jìn)行有效緩解，于我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)有十分積極的意義。城市軌道交通實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中車輛牽引和輔助系統(tǒng)中會(huì)有不同的故障出現(xiàn)，此些故障會(huì)直接影響整條軌道交通線路運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，因此必須給予高度重視。本文探討的主要問(wèn)題是現(xiàn)階段城市軌道交通車輛電氣系統(tǒng)牽引和輔助系統(tǒng)中的故障情況，然后提出相應(yīng)的檢修對(duì)策，希望可以為我國(guó)城市軌道交通車輛安全穩(wěn)定的運(yùn)行保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；車輛電氣系統(tǒng)；牽引和輔助系統(tǒng)；故障檢修

眾所周知，交通擁堵問(wèn)題是現(xiàn)階段困擾我國(guó)各大城市發(fā)展的首要難題，為了將市民出行的便捷性進(jìn)行有效提升，各大中型城市紛紛開(kāi)始投入城市軌道交通的建設(shè)，旨在通過(guò)城市軌道交通車輛的運(yùn)行將現(xiàn)階段城市內(nèi)部的交通壓力進(jìn)行緩解。為了對(duì)城市軌道交通車輛的運(yùn)營(yíng)效率進(jìn)行保障，最大限度避免電氣系統(tǒng)中故障的出現(xiàn)，十分有必要積極研究地鐵車輛電氣系統(tǒng)中牽引和輔助系統(tǒng)方面的故障檢修，進(jìn)而推進(jìn)我國(guó)城市軌道交通的進(jìn)一步發(fā)展。

一、分析車輛牽引和輔助系統(tǒng)主要元件的特征

1.分析車輛牽引系統(tǒng)主要元件的特征

對(duì)于車輛牽引系統(tǒng)而言，直接影響城市軌道交通能否正常且安全的運(yùn)行，由此可見(jiàn)牽引系統(tǒng)的重要性。牽引系統(tǒng)的組成非常復(fù)雜，涉及眾多元器件，線路濾波器是關(guān)鍵組成元器件之一，其主要作用是平滑輸入電流進(jìn)而降低干擾，城市軌道交通的安全運(yùn)行得以保證。另外，如城市軌道交通在運(yùn)行過(guò)程中有突然性的接地故障發(fā)生，線路濾波器會(huì)確保牽引系統(tǒng)的其它設(shè)備不會(huì)受到損壞。牽引系統(tǒng)中另外一個(gè)非常重要的元器件是逆變器，多種輔助元器件構(gòu)成了逆變器，主要包含支持電容、逆變橋等。

2.分析車輛輔助系統(tǒng)主要元件的特征

相比牽引系統(tǒng)而言，輔助系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其主要職責(zé)是負(fù)責(zé)城市軌道交通的電流控制，所以其主要功能單元都與電流存在直接關(guān)聯(lián)。首先是由多個(gè)單體定壓蓄電池構(gòu)成的蓄電池組，提升蓄電能力的同時(shí)充分滿足城市軌道交通運(yùn)行方面的需求，同時(shí)也是車輛運(yùn)行電壓和電流的有效控制途徑；其次是DC/DC變換器，也將其稱之為蓄電池充電器，其根本作用是向城市軌道交通車輛提供其運(yùn)行所需的直流電。一般而言，各城市軌道交通都會(huì)安裝2個(gè)或者以上的蓄電池充電器；最后是DC/AC逆變器，也可將其稱作輔助逆變器，屬于城市軌道交通的輔助電源，可通過(guò)其將交流電給予城市軌道交通車輛內(nèi)部的所有電器。

二、探討城市軌道交通車輛牽引系統(tǒng)故障檢修對(duì)策

1.城市軌道交通車輛牽引系統(tǒng)故障案例

我國(guó)某一線城市軌道交通列車運(yùn)營(yíng)多年時(shí)間，其牽引系統(tǒng)整體運(yùn)行比較穩(wěn)定，但是也有一些問(wèn)題存在，接地故障比較典型。列車下方在正常行駛中產(chǎn)生異響，并且管理系統(tǒng)有接地故障上報(bào)是接地故障的直接體現(xiàn)。需要及時(shí)隔離存在牽引系統(tǒng)故障的城市軌道交通車輛，并依據(jù)該事故車的牽引動(dòng)力損失值做出合理的故障處理。如動(dòng)力損失為1/3，待列車運(yùn)行到終點(diǎn)后回庫(kù)再行檢查；如動(dòng)力損失2/3，則需要及時(shí)清客回庫(kù)進(jìn)行檢查；如全部動(dòng)力都損失則需要啟動(dòng)救援程序。

2.分析故障原因

牽引系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分包含占波器模塊和牽引逆變器模塊，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)、電阻制動(dòng)、牽引和重聯(lián)運(yùn)行的功能。主隔離開(kāi)關(guān)、牽引逆變器、制動(dòng)電阻器、濾波電抗器以及高速斷路器是和牽引系統(tǒng)相關(guān)的主要設(shè)備。通常情況下每個(gè)牽引逆變器需要驅(qū)動(dòng)四個(gè)三相牽引電機(jī)，然后每個(gè)電機(jī)又需要達(dá)成驅(qū)動(dòng)兩個(gè)轉(zhuǎn)向架四個(gè)軸的目的。一旦有接地故障狀況發(fā)生時(shí)需要給予牽引設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)，此時(shí)系統(tǒng)控制部分會(huì)首先將線路接觸器斷開(kāi)，制動(dòng)斬波、牽引逆變器和高速斷路器都停止工作，接地故障在此時(shí)上報(bào)。

3.梳理應(yīng)對(duì)措施

首先，不斷強(qiáng)化濾波電抗器的檢修強(qiáng)度和頻率，然后優(yōu)化濾波電抗器的工作環(huán)境，進(jìn)而可有效解決濾波電抗器絕緣擊穿的問(wèn)題。其次，改造濾波電抗器的接線盒，將其改造為全封閉狀態(tài)，進(jìn)而避免異物進(jìn)入接線盒引發(fā)故障的情況出現(xiàn)。再次，提升車輛軌行區(qū)的行車環(huán)境與檢修作業(yè)強(qiáng)度，如異物進(jìn)入其中要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)清理，進(jìn)而可解決異物引發(fā)制動(dòng)電阻故障的問(wèn)題。最后，利用提升設(shè)備內(nèi)容狀態(tài)、電氣性能檢修強(qiáng)度及深度、增強(qiáng)滅弧罩狀態(tài)觸頭磨耗量的方式對(duì)線路接觸器和高速斷路器開(kāi)合式引發(fā)的拉弧燒損故障，進(jìn)而對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行保證。

三、探究城市軌道交通車輛輔助系統(tǒng)故障檢修對(duì)策

1.分析故障

第一，電容器故障。對(duì)于電容器而言，其主要作用是對(duì)車輛的運(yùn)行電壓進(jìn)行穩(wěn)定，一般會(huì)在逆變器內(nèi)部進(jìn)行安裝。工作電容會(huì)對(duì)氧化膜造成破壞，雖然氧化膜具有自愈性，但是自愈速度相對(duì)較慢，無(wú)法跟上工作電容的破壞速度，氧化膜破損的情況由此發(fā)生，情況嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生擊穿現(xiàn)象，所以不能借助氧化膜自愈滿足運(yùn)行過(guò)程的修補(bǔ)需求。第二，電力半導(dǎo)體器件故障。電力半導(dǎo)體失效會(huì)使得逆變器直接失效，因設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)時(shí)未給予電力半導(dǎo)體器件相應(yīng)的保護(hù)措施，所以極易引發(fā)電力半導(dǎo)體失效的情況。第三，半導(dǎo)體器件故障。逆變器內(nèi)會(huì)有多個(gè)弱電半導(dǎo)體，其會(huì)直接影響逆變器的工作狀態(tài)，一旦任何一部分發(fā)生故障，逆變器的運(yùn)行都會(huì)受到影響，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)其整體性能會(huì)受到危害。一般而言，會(huì)用內(nèi)部和外部?jī)煞N區(qū)分逆變器失效的原因，改變其固有特征造成故障的情況稱之為內(nèi)部原因，外界影響引發(fā)的故障則稱之為外部原因。

2.分析故障檢修對(duì)策

首先，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建。輔助系統(tǒng)采集完成的故障數(shù)據(jù)在未經(jīng)訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中進(jìn)行輸入，然后于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中將采集的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)訓(xùn)練，可通過(guò)訓(xùn)練過(guò)程得出最佳的解決辦法，便于相對(duì)應(yīng)診斷網(wǎng)絡(luò)的獲取。故障檢修的首要前提就是爭(zhēng)端網(wǎng)絡(luò)，因此，必須利用診斷系統(tǒng)查找引發(fā)故障的原因才能給予其相應(yīng)的檢修。其次，診斷網(wǎng)絡(luò)?？蓪⑵淇醋魇峭ㄟ^(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程。數(shù)據(jù)診斷之后，依據(jù)輔助系統(tǒng)信息樣本展開(kāi)相應(yīng)的處理。

結(jié)束語(yǔ)

綜合上述所言可以得知，城市軌道交通車輛需要借助電氣牽引系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)對(duì)自身運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性進(jìn)行保證，所以說(shuō)電氣牽引系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)在城市軌道交通的運(yùn)行中具有舉足輕重的地位。因此，應(yīng)當(dāng)將科學(xué)技術(shù)作為根本指導(dǎo)，對(duì)城市軌道交通車輛牽引系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的故障原因進(jìn)行深入分析，并將故障特點(diǎn)作為依據(jù)選取適宜的檢修措施，進(jìn)而達(dá)成提升其牽引和輔助系統(tǒng)故障問(wèn)題高效處理的目的。不僅于我國(guó)整體檢修水平的提升有積極作用，還可推進(jìn)我國(guó)城市軌道交通的進(jìn)一步發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：楊辰世（1992-09-23），中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，助理工程師，本科，研究方向：牽引供電及其自動(dòng)化.

（作者單位：中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司）